Климатические проблемы биосферы

Климатические проблемы биосферы

2

Климатические проблемы биосферы

План

Введение

1. Изменение климата

2. Парниковый эффект

3. Тенденции влияния деятельности человека на изменение климата

4. Пути предотвращения глобальной климатической и экологической катастрофы

Заключение

Литература

Введение

Биосфера - обозначает область существования живых организмов на Земле. Она объединяет все экосистемы Земли. Верхняя граница ее проходит на расстоянии нескольких километров над поверхностью растительного покрова на суше или над уровнем океана. Нижняя граница определяется максимальной глубиной проникновения корней растений и ходов роющих животных. В водной среде она соответствует максимальной глубине сохранения биологической активности в донных осадках. Живые организмы не только живут, но и преобразовывают биосферу. В результате эволюции человеческого общества произошло развитие производства, научно-технического потенциала, техники. Все это повлекло за собой ряд проблем в области экологии. В результате деятельности человека происходит нарушение окружающей нас природной среды, изменение естественных процессов, происходящих в природной среде, что ведет к изменению нашего мира, а чаще всего - к экологическим катастрофам.

1. Изменение климата

В настоящее время не вызывает сомнения тот факт, что хозяйственная деятельность человека оказывает необратимое воздействие на окружающую среду, ухудшая ее качество и являясь причиной ряда) связанных с этим, жизненно важных для человечества проблем, таких как, возможное изменение климата, загрязнение атмосферы и гидросферы, деградация (опустынивание, засоление, отчуждение) земельных ресурсов, обеднение генетического разнообразия видов, ухудшение здоровья людей и др. Большинство (включая украинских) ученых придерживается той точки зрения, что промышленное развитие остановить нельзя, и оно совместимо с охраной и улучшением качества окружающей среды.

Климат на нашей планете в прошлом периодически изменялся -- чередовала периоды значительного похолодания (ледниковый период) и потепления. В настоящее время ученые очень обеспокоены фактом значительного потепления. На сегодня вопрос о том, имеет ли место долгосрочные изменения климата планете остается спорным, хотя неожиданные погодные изменения в ряде г настораживают. С этими явлениями, до конца еще не изученными, связано количее выпадающих осадков, облачность, площадь снежного и ледового покрова, температурь изменения и т. д., что в первую очередь оказывает влияние на производительно сельскохозяйственного производства.

Теория климата чрезвычайно сложна из-за многообразия определяющих его природных факторов. Наложение на них так называемых антропогенных факторов дел прогноз еще более сложной задачей. Известно, что свойства атмосферы определяют различные земные и внеземные факторы. К ним относятся изменения солнечной активности, приливные возмущения, вулканическая деятельность, изменения температуры; поверхности океана, растительного покрова, полярных льдов и т. д. Среди других антропогенных факторов, могущих повлиять на климат -- рост запыленности атмосферное уменьшение содержания озона, изменения поверхности, тепловые загрязнения, особенно выделяют увеличение содержания углекислого газа в атмосфере. [1, с.54-55]

2. Парниковый эффект

Согласно опытным данным концентрация СО2 в атмосфере за 140 лет увеличилась с 0,027% до 0,033% и продолжает расти. По прогнозу концентрация углекислого газа в атмосфере к 2005 г. может составить от 0,04 до 0,05%, что может привести к повышению средней температуры земной поверхности и нижних слоев атмосферы на 10 °С и подъему уровня океана за счет таяния полярных льдов на 1,5 м. Подобное явление связано с так называемым „парниковым эффектом", который заключается в свойстве атмосферы пропускать солнечную радиацию, но задерживать земное излучение и тем самым способствовать аккумуляции тепла Землей. Лишь в так называемых окнах прозрачности отдача тепла осуществляется почти беспрепятственно (при отсутствии облаков). Наиболее важное окно прозрачности расположено в интервале длины 7--14 мкм. Главный вклад в формирование парникового эффекта вносят водяной и углекислый газ, содержащиеся в атмосфере. Известно, также, что спектр поглощения атмосферы в окнах прозрачности определяется не только влиянием углекислого газа и таких газовых компонентов как озон, фреоны и многие другие, включая и аэрозоли. Схематически явление парникового эффекта представлено на рис. 1. Одни ученые, как, например, У. Болдерс -- президент Национального центра изучения атмосферы (США), считают, что парниковый эффект неизбежен, другие ученые-климатологи настроены более оптимистически. Изобилие факторов, оказывающих влияние на климат, не дает возможности определить преимущества каждого из них. Кривая природных колебаний климата сегодня идет вниз к похолоданию, что превышает тенденцию увеличения температуры за счет парникового эффекта. Но по прогнозам в ближайшее время результат взаимовлияния этих факторов должен сместиться в сторону роста температуры.

Рис.1. Явление парникового эффекта в атмосфере Земли

Рис.2. Увеличение температуры атмосферы Земли за счет СН4(а), N2O(б), фреона (в) и в целом(г)

На рис.2 приведены графики изменения температуры Земли за счет изменения газовых компонентов в атмосфере.

Моделирование на ЕВМ говорит о том, что удвоение содержания в атмосфере закиси азота (N2O) повысило бы температуру на 0,7 °С, метана (СН4) -- на 0,4 °С, водяного пара -- на 0,3 °С, фторхлорметанов или фреонов -- на 0,8 °С.

Расчеты возможного потепления на Земле за счет увеличения концентрации. СО2 с учетом обратной связи с содержанием влаги в атмосфере, повышающимся при потеплении климата, показали, что этот эффект наиболее сильно выражен в холодных районах. Так, увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере в 2 раза, например к 2050 году, может привести к потеплению поверхности на 50 °С. Важнейшие предполагаемые последствия повышения температуры -- таяние полярных льдов и установление тропического климата на всей Земле. В конечном итоге, если растает весь антарктический лед, то уровень моря всего за 400 лет поднимется более чем на 120 м, что будет иметь катастрофические последствия для человека -- в первую очередь отопление большей части наиболее пригодных для жизни и возделывания земель.

Следует отметить, что к парниковому эффекту, хотя и в меньшей степени, может привести рост концентраций в атмосфере многих газовых компонентов, присутствующих в промышленных выбросах: оксидов азота, серы, метана, четыреххлористого и четырехфтористого углерода, фреонов и других.

Парниковый эффект изменит количество осадков, ветра, туч, океанские течения - внутренние районы континентов станут более сухими, а побережья -- влажными, зимы -- короче и теплее, а лето -- длиннее и жарче. Основные климатические зоны сместятся на север приблизительно на 400 км, что может вызвать потепление в зоне тундры, таяние льда вечной мерзлоты в высоких широтах. С одной стороны -- улучшатся условия мореплавания в полярных морях, которые освободятся от ледяного панциря а с другой -- значительно возрастет количество айсбергов (особенно в Атлантическом и Индийском океанах).

Аналогом климата „парникового эффекта" является климат Венеры, атмосфера которой на 98% состоит из углекислого газа, и поэтому температура ее поверхности составляет 500 °С.

Основной причиной роста концентрации углекислого газа в атмосфере является сжигание ископаемого топлива для производства энергии. В настоящее время таким образом производится более 90% энергии, потребляемой человеком. Производство энергии увеличивается по экспоненциальному закону и удваивается в мире примерно каждые 10 лет. Соответственно растет добыча ископаемого топлива и поступление углекислого газа и других загрязнителей в атмосферу. Ежегодно человечество сжигает такое количество ископаемого топлива, которое создавалось природой более чем за миллион лет. [1, с.54-56] Со второй половины XIX в. наблюдается постепенное повышение среднегодовой температуры, что связывают с накоплениями в атмосфере так называемых «парниковых газов» -- диоксида углерода, метана, фреонов, озона, оксида азота и др.

Парниковые газы, и в первую очередь СО2, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли, и атмосфера, насыщенная ими, действует как крыша теплицы. Она, пропуская внутрь большую часть солнечного излучения, почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей.

В связи со сжиганием человеком все большего количества ископаемого топлива (ежегодно более 9 млрд. т условного топлива) концентрация СО2 в атмосфере постоянно увеличивается. За счет выбросов в атмосферу при промышленном производстве и в быту растет содержание фреонов (хлорфторуглеродов), метана, в меньшей степени -- оксида азота.

«Парниковый эффект» является причиной роста средней глобальной температуры воздуха у земной поверхности. Так, в 1988 г. среднегодовая температура оказалась на 0,4°Свыше, чем в 1950--1980 гг., а к 2005 г. ученые прогнозируют ее повышение на 1,3°С. В докладе Международной группы ООН по проблемам климатических изменений утверждается, что к 2100 г. температура на Земле увеличится на 2--4 градуса. Масштабы потепления за этот относительно короткий срок будут сопоставимы с потеплением, произошедшим на Земле после ледникового периода, а значит, экологические последствия могут быть катастрофическими. В первую очередь это связано с повышением уровня Мирового океана, вследствие таяния полярных льдов, сокращения площадей горного оледенения и т.д. Повышение уровня океана всего лишь на 0,5--2,0 м к концу XXI в., приведет к нарушению климатического равновесия, затоплению приморских равнин в более чем 30 странах, деградации многолетнемерзлых пород, заболачиванию обширных территорий и т.п. [2, с.184]

Наряду с локальным загрязнением атмосферы над городами в последнее время вес большую тревогу вызывает проблема ее глобального загрязнения. Распространяясь воздушными течениями, загрязнения вызывают нарушения глобального характера, оказывают воздействие на процессы в биосфере. Важнейшим сейчас является вопрос об увеличении в атмосфере диоксида углерода и пыли.

За последние 100 лет за счет сжигания ископаемого топлива в атмосферу поступило дополнительно 400 млрд. т СО2. Содержание диоксида углерода в атмосфере возросло за счет лесных и степных пожаров. В то же время поглощение СО2 из атмосферы основными его потребителями - лесными растениями и фитопланктоном Мирового океана - сократилось за счет уменьшения площадей лесов, гибели фитопланктона. В результате этого поступление углерода в атмосферу стало превышать его потребление растениями.

Потеплению климата Земли способствует также поступление тепла в атмосферу за счет сжигания нефтепродуктов, угля, торфа, работы разнообразных двигателей. Повышение средних температур на земном шаре может вызвать существенные изменения в ходе естественных природных процессов биосферы. Например, известно, что повышение средних температур приземного слоя воздуха в 1930-е годы на 0,4 °С сопровождалось сокращением площади льдов в Арктике на 10%, жестокими засухами, имевшими место во многих странах, сдвигами границ ландшафтных зон до 200 км к северу.

В противоположном направлении на климат влияет запыленность атмосферы. Пылевые частицы, скапливаясь в верхних слоях атмосферы, отражают часть солнечных лучей и тем самым сокращают количество тепла, поступающего на Землю от Солнца. Ученые полагают, что, несмотря на увеличение концентрации СО2 в атмосфере в 1940-е годы, потепление сменилось похолоданием именно за счет увеличения запыленности воздуха. [3, с.50-53]

В связи с этими данными акад. К. Я. Кондратьев (1993) считает, что нет никаких оснований для выдвижения задачи по сокращению выбросов парниковых газов, как центральной в проблеме предотвращения нежелательных изменений глобального климата. По его мнению, важнейшим фактором антропогенного воздействия на глобальный климат является деградация биосферы, а, следовательно, в первую очередь необходимо заботиться о сохранении биосферы как основного фактора глобальной экологической безопасности.

На Международной конференции в Торонто (Канада) в 1985 г. перед энергетикой всего мира была поставлена задача сократить к 2005 г. на 20% промышленные выбросы углерода в атмосферу. На конференции ООН в Киото (Япония) в 1997 г. подтвержден установленный ранее барьер для выбросов парниковых газов. [2, с.183-185]

3. Тенденции влияния деятельности человека на изменение климата

Научные исследования дали новые убедительные доказательства того, что глобальное потепление, которое происходит в течение последние 50 лет, является следствием человеческой деятельности. Ученые предостерегают, что вероятное разрушительное глобальное потепление в XXI ст. может сопровождаться поднятием уровня Мирового океана, изменением погодных условий, в том числе возникновением таких широкомасштабных явлений, как Эль Ниньо. Невзирая на то, что необходимость сокращения использования ископаемого топлива и уменьшения выбросов «парниковых газов» для ограничения изменений климата является общепризнанной, потребление этого вида топлива растет, с чем в значительной мере связанное увеличение выбросов «парниковых газов», особенно транспортными средствами. За период 1992--1999 гг. потребление энергии в мире увеличилось на 10 %. В развитых странах потребления энергии на душу населения остается наивысшим, невзирая на приняты меры из энергосбережения, внедрение более чистых технологий, а в некоторых случаях и ограничение. Глобальная эмиссия углерода за период с 1965 по 1998 г. удвоилась, при достижении роста в среднем на 2,1 % за год. Рекордный уровень глобальных выбросов СО2 (23 900 млн. т) был зафиксирован в 1996 г. В 1999 г. в развитых странах годовое потребление энергии на душу населения в среднем было эквивалентное 6,4 т нефти. Это в 10 раз превышает показатели развивающихся стран. [4, с.397]

4. Пути предотвращения глобальной климатической и экологической катастрофы

Роль права в регуляции взаимодействия природы и общества заключается в установлении научно обоснованных правил поведения человека по отношению к природе. Наиболее существенные правила такого поведения закрепляются государством в законодательстве и становятся общеобязательными для выполнения и соблюдения нормами права, обеспеченными государственным принуждением на случай их невыполнения.

Принимая во внимание комплексный характер проблем экологии, их органическая связь со всеми политическими, социальными и экономическими факторами, стратегия природопользования в Украине должна быть одной из фундаментальных составляющих стратегии перестройки правового, демократического государства с развитой рыночной экономикой. Одним из таких неопровержимых прав является право граждан на экологическую безопасность. Оно обеспечивается комплексом юридических, экономических, технологических и гуманитарных факторов.

Серьезным недостатком действующего на сегодня природоохранного законодательства является тот факт, что формировалось оно по позаресурсным признакам, то есть отдельной регуляции подлежат земельные, водные, горные, лесные, атмосфероохранные и другие отношения. Такой подход не обеспечивал комплексности в регуляции отношений относительно природной среды как единого организма.

Уже с первых законотворческих шагов суверенной Украины определены основы обеспечения экологических прав человека. Важным актом нового государства стал Закон "Об охране окружающей природной среды" от 25 июня 1991 года. Данный закон не только провозглашает, но и предусматривает систему гарантий экологической безопасности человека, вносит определенную упорядоченность в систему управления в отрасли природопользования. Он закрепляет право граждан Украины на безопасную для жизни окружающую среду. Это неотъемлемое право человека реализуется путем участия в обсуждении проектов законодательных актов и других решений в отрасли охраны окружающей среды; участия в разработке и осуществлении мероприятий по охране природной среды, рационального использования природных ресурсов;

В Законе установленные принципы охраны окружающей природной среды:

-- приоритетность требований экологической безопасности;

-- гарантирование экологически безопасного положения для жизни и здоровья людей;

— экологизация материального производства;

— научно обоснованное согласование экологических, экономических и социальных интересов общества;

— сохранение пространственного и видового разнообразия и целостности природных объектов и комплексов;

— гласность и демократизм при принятии решений, реализация которых влияет на состояние окружающей среды, формирование у населения экологического мировоззрения;

— научно обоснованное нормирование влияния хозяйственной и другой деятельности на окружающую среду;

— взыскание платы за специальное использование природных ресурсов, за загрязнение окружающей природной среды и снижение качества природных ресурсов;

-- решение проблем охраны окружающей природной среды на основе широкого международного сотрудничества.

Закон закрепляет экологические права и обязанности. В Законе установлены принципы охраны окружающей природной среды:

-- приоритетность требований экологической безопасности;

-- гарантирование экологически безопасного положения для жизни и здоровья людей;

— экологизация материального производства;

— научно обоснованное согласование экологических, экономических и социальных интересов общества;

— сохранение пространственного и видового разнообразия и целостности природных объектов и комплексов;

— гласность и демократизм при принятии решений, реализация которых влияет на состояние окружающей среды, формирование в население экологического мировоззрения;

— научно обоснованное нормирование влияния хозяйственной и другой деятельности на окружающую среду;

— взыскание платы за специальное использование природных ресурсов, за загрязнение окружающей природной среды и снижение качества природных ресурсов;

-- решение проблем охраны окружающей природной среды на основе широкого международного сотрудничества.

Закон закрепляет экологические права и обязанности граждан Украины:

право на безопасное для жизни и здоровья окружающую природную среду; участие в обсуждении проектов законодательных актов, материалов относительно размещения и реконструкции объектов, которые могут негативно повлиять на состояние окружающей природной среды.

Закон Украины "Об охране окружающей природной среды" определяет понятия экологической безопасности и мероприятия по ее обеспечению, экологические требования к размещению, проектированию, строительству, реконструкции и введению в действие предприятий и других объектов, к применению минеральных удобрений, средств защиты растений, токсичных химических веществ; предусматривает мероприятия по охране окружающей природной среды от вредного биологического воздействия, вредного влияния физических факторов и радиоактивного загрязнения, от загрязнения производственными, бытовыми и другими отходами.

В Законе вводится понятие зон чрезвычайных экологических ситуаций (экологической катастрофы, повышенной экологической опасности). Установленная дисциплинарная, административная, гражданская и криминальная ответственность за экологические правонарушения.

Основными из них являются:

нарушение прав граждан на экологически безопасную окружающую природную среду;

нарушение норм экологической безопасности;

нарушение требований законодательства при проведении экологической экспертизы;

допущение сверхнормативных, аварийных, залповых выбросов и сбросов в окружающую природную среду;

самовольное использование природных ресурсов, превышение лимитов и нарушение других требований использования природных ресурсов;

неупотребление мероприятий по предупреждению и ликвидации экологических последствий аварий и другого вредного влияния на окружающую природную среду;

нарушение природоохранных требований при сохранении, транспортировке,

использовании, захоронении химических, токсичных и радиоактивных веществ

производственных, бытовых и других отходов;

отказ от предоставления своевременной, полной и достоверной информации о состоянии окружающей природной среды, источники его загрязнения и другое.

Важным является раздел об экологической экспертизе. Законодательно закреплена ее обязательность. Позитивный вывод государственной экологической експертизы является основанием для открытия финансирования по всем проектам и программам, реализация которых без такого позитивного вывода запрещается. Кроме государственной, Закон предусматривает другие формы экологической экспертизы --общественную, научную, которые проводятся независимо от государственной. Государственными стандартами в отрасли охраны окружающей среды провозглашаются обязательными определенная система экологических нормативов, предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в окружающей среде, предельно допустимые и временно согласованные выбросы и сбросы. [5, с.128-131]

В настоящее время парниковый эффект от выбросов углекислого газа все сильнее меняет лицо планеты. По данным Океанографического и атмосферного агентства США, за последние 15 лет содержание в атмосфере промышленных выбросов увеличилось на 20%. Ученые предсказывают, что к концу этого века на Земле совсем не останется ледников. Это будет для человечества настоящей катастрофой: огромные площади суши уйдут под воду, а горные реки, питающие водой миллиарды людей, пересохнут.

Киотские соглашения подписаны многими странами в дополнение к Рамочной конвенции ООН по предупреждению изменений климата. В этом протоколе зафиксированы количественные ограничения на выброс парниковых газов. Цель ограничений - с 2008 по 2012 годы снизить объемы выбросов (квоты) в атмосферу газов, вызывающих парниковый эффект.

Украина ратифицировала Киотский протокол в 2004г., а в 2005г. - он вступил в силу. А так как протокол предусматривает в том числе и торговлю квотами на выбросы парниковых газов, при которой одно государство, загрязняющее атмосферу сверх допустимого уровня, может купить квоту у другого государства, выбросы которого меньше разрешённых, - у нашей страны появилась реальная перспектива заработать.

Дело в том, что подписавшие Киотские соглашения государства договорились заморозить порождающие парниковый эффект выбросы углекислого газа на уровне 1990 года. Зафиксированный тогда объем выбросов рассматривается сегодня как базовый.

А так как в Украине с начала 90-х происходил спад производства (после распада СССР его масштабы, а, значит, и выбросы в атмосферу заметно сократились), то сегодня образовался избыток квот, не востребованный пока что отечественной промышленностью.

По прогнозам специалистов, даже при сохранении достигнутых в последние годы темпов развития экономики и существующего уровня энергоемкости ВВП, Украина не превысит к 2012 году объемов установленных выбросов. А это более 900 миллионов тонн углекислого газа. Для сравнения - в 2003 году в Украине было выброшено в атмосферу менее 50% этого эквивалента двуокиси углерода. То есть мы можем и не торопиться снижать объемы выбросов, а, значит, будут оставаться «лишние» квоты. Например, сегодня в Украине объемы выбросов в атмосферу меньше допустимых на 40%. «Излишек» государство может продать и потратить вырученные от этого средства на развитие экономики страны, на социальную сферу, на выплаты того же экологического коэффициента жителям пострадавших от экобедствия территорий. [6]

ДАЛЬНЕЙШЕЕ улучшение экологической ситуации возможно только через экологизацию промышленного и сельскохозяйственного производства и экологизацию мышления все го населения. Только так можно будет преодолеть экологический кризис. Для этого предстоит осуществить целый ряд мер, среди которых главные:

— соблюдение экологических приоритетов в общегосударственных, отраслевых программах и планах действий государственного, регионального и местного значения; введение принципа платности за природные ресурсы, особенно водные;

— введение жесткого принципа платности за выбросы и сбросы загрязнений, а также за какие-либо отходы;

— поднятие на уровень общегосударственного значения обеспечения экологической чистоты питьевой воды и продуктов питания;

— решение на законодательном уровне проблемы всеобъемлющего экологического образования и пропаганды, экологической информации.

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ благополучие окружающей среды, сбалансированность потребностей экономического развития и возможностей воссоздания экологически полноценных природных, в частности водных, ресурсов - основа стабильного развития государства. [7]

Заключение

Имеющиеся в Украине технологии промышленного и сельскохозяйственного производства в подавляющем своем большинстве загрязняют окружающую среду - воздух, почву, поверхностные и подземный воды, то есть создают неблагоприятные условия дли жизни, ведут к нарастанию неблагоприятных тенденций в климате нашей планеты.

Экстенсивная экономика привела к кризисному загрязнению окружающей среды. Неудовлетворительное состояние водных ресурсов, почвы и воздуха привело к ухудшению здоровья людей, к демографическим изменениям в Украине.

НЕОБХОДИМЫ многомерные усилия для улучшения экологической ситуации в Украине - очищение рек и их вод, возрождение плодородия грунтов и чистоты воздуха. Уровень жизни и состояние здоровья людей в новом тысячелетии будут зависеть от того, как скоро сегодня будут приняты меры для улучшения экологической ситуации. Надо остановить увеличение загрязненности окружающей среды. Это можно сделать, уменьшив количество отходов путем соблюдения технологической дисциплины, экономного отношения к использованию воды, энергии, других природных ресурсов.

Литература

1. Батлук В.А. Основы экологии и охрана окружающей природной среды. Л.: Афиша, 2001. - 335с.

2. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология в вопросах и ответах. - Р н/Д:Феникс, 2005. - 384с.

3. Константинов В.М., Челидзе Ю.Б. Экологические основы природопользования. - М.: Академия, 2003. - 208с.

4. Білявський Г.О. та ін. Основи екології. К.: Либідь, 2004. - 408с.

5. Джигирей В.С., Сторожук В.М., Яцюк Р.А. Основи екології та охорона навколишнього середовища (Екологія та охорона природи). - Л.: Афіша, 2007. - 272с.

6. Киотский протокол - это шанс заработать миллиарды.// Вечерняя Макеевка, 8 декабря 2007г.

7.Зарубинский О. и др. Как улучшить экологическую ситуацию в Украине? //Экологическая газета №1, 2007